Natri Triacetoxyborohydride(liên kết:https://www.bloomtechz.com/synthetic-chemical/organic-intermediates/sodium-triacetoxyborohydride-cas-56553-60-7.html) là chất rắn kết tinh, không màu có công thức hóa học NaBH(OAc)3, trong đó BH(OAc)3 là viết tắt của triacetoxyborohydride. Trọng lượng phân tử của nó là khoảng 252,4 g/mol. Ở nhiệt độ phòng, Natri Triacetoxyborohydride có tính ổn định nhiệt và hóa học cao, có thể bảo quản và sử dụng trong điều kiện thí nghiệm bình thường. Nó là thuốc thử tổng hợp hữu cơ được sử dụng rộng rãi trong quá trình khử, ngưng tụ và tổng hợp các hợp chất dị vòng. Nó thường được tổng hợp bằng một số phương pháp, tất cả sẽ được mô tả chi tiết.
Các muối tetraphenylphosphonium vòng là các phối tử quan trọng được sử dụng rộng rãi trong các phản ứng tổng hợp và xúc tác hữu cơ. Có nhiều cách để điều chế nó, và một trong những phương pháp phổ biến hơn là sử dụng Natri Triacetoxyborohydride làm chất khử để chuyển chlorotetraphenylphosphine thành muối tetraphenylphosphine tuần hoàn.
1. Phương pháp muối tetraphenylphosphin tuần hoàn:
Các muối tetraphenylphosphonium vòng là các phối tử quan trọng được sử dụng rộng rãi trong các phản ứng tổng hợp và xúc tác hữu cơ. Có nhiều cách để điều chế nó, và một trong những phương pháp phổ biến hơn là sử dụng Natri Triacetoxyborohydride làm chất khử để chuyển chlorotetraphenylphosphine thành muối tetraphenylphosphine tuần hoàn. Đây là một trong những phương pháp chính để điều chế Natri Triacetoxyborohydride. Trong phương pháp này, triphenylphosphine và triacetoxyborontriethyl este được sử dụng làm nguyên liệu thô, và phản ứng khử xảy ra với sự có mặt của tributylaluminum hydrua và hydroxyethyltriphenylphosphine để tạo ra Natri Triacetoxyborohydride.
Sau đây là các bước chuẩn bị chi tiết:
1.1. Chuẩn bị các điều kiện phòng thí nghiệm:
Trước hết, cần chuẩn bị các thiết bị và thuốc thử cần thiết cho phòng thí nghiệm, bao gồm tetraphenylphosphine, đồng tribromide, axit axetic, natri sulfat, ete dầu mỏ và etanol tuyệt đối.
1.2. Điều chế clotetraphenylphosphin:
Hòa tan tetraphenylphosphine ({{0}}.5 mol) trong ete dầu hỏa khô (100 mL), thêm sắt clorua (1,2 mol) và iốt (0,1 mol) và phản ứng ở nhiệt độ phòng trong 12 giờ. Sau khi phản ứng kết thúc, dung môi và các tạp chất không phản ứng được loại bỏ bằng cách bay hơi quay để thu được sản phẩm chlorotetraphenylphosphin.
1.3. Tổng hợp muối tetraphenylphosphin mạch vòng:
Lấy một lượng thích hợp chlorotetraphenylphosphine ({{0}}.1 mol), đồng tribromide (0.5 mol) và axit axetic (0.3 mol) và khuấy đều khô ether dầu mỏ để trộn kỹ. Natri Triacetoxyborohydride (0,15 mol) sau đó được thêm từ từ trong khi vẫn tiếp tục khuấy. Sau khi phản ứng được thực hiện trong 20 giờ, dung môi và thuốc thử không phản ứng được loại bỏ bằng cách cho bay hơi quay để thu được kết tủa trắng.
1.4. Tinh chế muối tetraphenylphosphin tuần hoàn:
Kết tủa trắng thu được được tạo huyền phù lại trong etanol tuyệt đối, được lọc để loại bỏ tạp chất, sau đó được cho bay hơi quay một lần nữa để thu được sản phẩm muối tetraphenylphosphin tuần hoàn tinh khiết. Cuối cùng, độ tinh khiết và cấu trúc của nó được xác định bằng phương pháp xác định điểm nóng chảy.
Phương trình phản ứng như sau:
B(OAc)3 cộng 3Ph3P cộng 3EtOH → NaBH(OAc)3 cộng 3Ph3PO cộng 3EtOAc
Phương pháp tổng hợp có ưu điểm là năng suất cao, điều kiện phản ứng nhẹ và vận hành dễ dàng. Tuy nhiên, do giá nguyên liệu đầu vào cao nên giá thành sản xuất tương đối cao.
2. Phương pháp axit boric và etyl iodua:
Isopropyl boron oxit (Isopropoxyborane), là một thuốc thử tổng hợp hữu cơ quan trọng khác, có thể được điều chế bằng cách cho axit boric và iodoethane phản ứng với Natri Triacetoxyborohydride. Nó cũng là một trong những phương pháp thường được sử dụng để điều chế Natri Triacetoxyborohydride. Phương pháp này dựa trên tính ưa kiềm của etyl iodua, phản ứng trực tiếp giữa axit boric và etyl iodua để tạo ra triiodoetyl borat, sau đó thu được Natri Triacetylborohydrua thông qua phản ứng khử natri.
Phương trình phản ứng như sau:
H3BO3cộng 3I(C2H5) → B(I(C2H5))3cộng với 3H2O
B(I(C2H5))3cộng 3NaH → NaBH(OAc)3cộng với 3C2H5I
Sau đây là các bước chuẩn bị chi tiết:
2.1. Chuẩn bị các điều kiện phòng thí nghiệm:
Trước hết, cần chuẩn bị các thiết bị và thuốc thử cần thiết cho phòng thí nghiệm, bao gồm ethyl iodide, axit boric, ethanol tuyệt đối, dichloromethane, isopropanol, v.v.
2.2. Chuẩn bị Natri Triacetoxyborohydride:
Natri Triacetylborohydride là một chất khử quan trọng trong phản ứng này và phương pháp chuẩn bị của nó có thể tham khảo các tài liệu hoặc tạp chí kinh doanh khác. Nói một cách đơn giản, Natri Triacetylborohydride có thể thu được bằng cách phản ứng với triphenylphosphin natri hydrua và anhydrit axetic.
2.3. Điều chế axit boric/chất phản ứng iodoetan:
Hòa tan axit boric (0.5 mol) trong etanol tuyệt đối (50 mL), thêm iodoetan (1 mol) sau khi khuấy, khuấy và trộn kỹ lại để thu được sản phẩm phản ứng axit boric/iodoetan.
2.4. Chuẩn bị Isopropoxyborane:
Hòa tan isopropanol (10 mL) trong etanol tuyệt đối (50 mL), thêm chất phản ứng axit boric/iodoetan, sau đó nhỏ từ từ Natri Triacetoxyborohydride (5,5 g) vào trong khi tiếp tục khuấy. Phản ứng được thực hiện ở nhiệt độ thường trong khoảng 30 phút, sau đó đun sôi trong 20 phút. Sau phản ứng, sản phẩm được đem ra rửa 3 lần bằng diclometan để loại bỏ tạp chất thu được Isopropoxyboran tinh khiết.
2.5. Xác định Isopropoxyborane:
Sản phẩm được xác định và đặc trưng bằng nhiều phương tiện khác nhau như NMR và IR. Ví dụ, trong phổ 1H NMR của nó, có một tín hiệu với độ dịch chuyển hóa học khoảng 0.8 ppm, đó là tín hiệu của nhóm isopropyl; đồng thời, có một tín hiệu với độ dịch chuyển hóa học khoảng 3,5 ppm, đó là tín hiệu của nhóm O-isopropyl. Ngoài ra còn có các cực đại rung động kéo dài CO đặc trưng và các cực đại rung động kéo dài BO trong phổ IR của nó.
Tóm lại, Isopropoxyborane có thể được điều chế một cách hiệu quả bằng phản ứng của axit boric và etyl iodua với Natri Triacetoxyborohydride. Phương pháp này có ưu điểm là thao tác đơn giản, không cần điều kiện phản ứng đặc biệt, hiệu quả cao và năng suất cao, được sử dụng rộng rãi trong tổng hợp hữu cơ.
3. Phương pháp hydroborat:
Phương pháp hydroborat là một phương pháp phổ biến khác để điều chế Natri Triacetylborohydride. Có thể điều chế chất khử hoạt tính hơn bằng cách sử dụng phản ứng của borat hydro hóa và Natri Triacetoxyborohydride, chất này có khả năng khử mạnh hơn Natri Triacetylborohydride và có khả năng khử chọn lọc tốt hơn đối với các nhóm chức khác nhau. Phương pháp này sử dụng khả năng khử của borat, và borat được khử thành borohydride tương ứng với sự có mặt của hydro, sau đó phản ứng với tác nhân acetoxyl hóa để thu được Natri Triacetoxyborohydride.
Phương trình phản ứng như sau:
B(OAc)3cộng với 4H2 → B2H6cộng với 3C2H5Ồ
B2H6cộng 3(NaOAc·3H2O) → 2NaBH(OAc)3cộng với 3H2
Phương pháp tổng hợp có ưu điểm là điều kiện phản ứng nhẹ, năng suất cao, thích hợp cho sản xuất quy mô lớn và tương tự. Tuy nhiên, do việc sử dụng hydro đòi hỏi áp suất cao và thiết bị phản ứng đặc biệt nên hoạt động tương đối cồng kềnh.
Sau đây là các bước chuẩn bị chi tiết:
3.1. Chuẩn bị Natri Triacetoxyborohydride:
Natri Triacetylborohydride là một chất khử quan trọng trong phản ứng này và phương pháp chuẩn bị của nó có thể tham khảo các tài liệu hoặc tạp chí kinh doanh khác. Nói một cách đơn giản, Natri Triacetylborohydride có thể thu được bằng cách phản ứng với triphenylphosphin natri hydrua và anhydrit axetic.
3.2. Điều chế metyl hydroborat:
Trong etanol khô tuyệt đối, thêm metyl borat ({{0}}.5 mol) và khuấy đều, sau đó cho từ từ Natri Triacetoxyborohydride (1,5 mol) và axit axetic (0,3 mol) vào. Sau khi khuấy dung dịch phản ứng trong 20 phút, nó được chuyển sang phễu thủy tinh và rửa ba lần bằng dichloromethane để loại bỏ tạp chất, cuối cùng sản phẩm được chiết xuất và sấy khô.
3.3. Xác định metyl hydroborat:
Các sản phẩm đã được xác định và đặc trưng bởi các phương tiện khác nhau. Ví dụ, sản phẩm có thể được xác nhận bằng quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân. Trong phổ 1H NMR của nó, có hai cực đại với độ dịch chuyển hóa học khoảng -0.5 và -12 ppm, là tín hiệu của nhóm BH và các tín hiệu khác đến từ nhóm metyl este và acetyl . nhóm. Đồng thời, phổ IR cũng có thể cung cấp cơ sở để nhận dạng và có cực đại dao động kéo dài BH ở khoảng 2400 cm-1.
Tóm lại, phản ứng giữa metyl hydroborat và natri Triacetoxyborohydride có thể điều chế hiệu quả các chất khử hoạt động hơn. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, hiệu quả cao và năng suất cao, có nhiều ứng dụng trong tổng hợp hữu cơ.
4. Phương pháp axit boroacetic:
Phương pháp axit axetic borohydride là một phương pháp mới nổi để điều chế Natri Triacetoxyborohydride. Phương pháp này tận dụng khả năng khử của boroacetate, khử boroacetate thành borohydride tương ứng với sự có mặt của hydro, sau đó thu được Natri Triacetoxyborohydride bằng cách sử dụng amoni axetat làm tác nhân acetyl hóa.
Phương trình phản ứng như sau:
B(O2C2H5)3cộng với 4H2 → B2H6cộng với 3C2H5Ồ
B2H6cộng thêm 3NH4OAc → NH4BH(OAc)3cộng 2(NH4OAc)·H2O
NH4BH(OAc)3cộng với NaOAc → NaBH(OAc)3cộng với NH4Oac
Sau đây là các bước chuẩn bị chi tiết:
4.1. Chuẩn bị Natri Triacetoxyborohydride:
Natri Triacetylborohydride là một chất khử quan trọng trong phản ứng này và phương pháp chuẩn bị của nó có thể tham khảo các tài liệu hoặc tạp chí kinh doanh khác. Nói một cách đơn giản, Natri Triacetylborohydride có thể thu được bằng cách phản ứng với triphenylphosphin natri hydrua và anhydrit axetic.
4.2. Điều chế axit boaxetic:
Hòa tan axit boric (0.5 mol) trong axit axetic (30 mL) và khuấy đều. Sau đó, etanol tuyệt đối (100 mL) và Natri Triacetoxyborohydride (1,5 mol) được thêm vào và dung dịch phản ứng được khuấy trong 30 phút. Cuối cùng, sản phẩm được chuyển sang phễu thủy tinh và được rửa 3 lần bằng diclometan để loại bỏ tạp chất, sau đó chiết và sấy khô sản phẩm.
4.3. Xác định axit boroacetic:
Các sản phẩm đã được xác định và đặc trưng bởi các phương tiện khác nhau. Ví dụ, sản phẩm có thể được xác nhận bằng quang phổ NMR. Phổ 1H NMR của nó có một đỉnh với độ dịch chuyển hóa học khoảng -10 ppm, là tín hiệu của nhóm BH, và các tín hiệu khác có nguồn gốc từ axit axetic và nhóm acetyl. Đồng thời, phổ IR cũng có thể cung cấp cơ sở để nhận dạng và có cực đại dao động kéo dài BH ở khoảng 2300 cm-1.
Phương pháp tổng hợp có ưu điểm là năng suất cao, khả năng tái sản xuất tốt và bảo vệ môi trường. Tuy nhiên, muối axit amin và amoni axetat được sử dụng trong phản ứng có thể dẫn đến giảm hoạt động bề mặt của chất phản ứng, do đó ảnh hưởng đến hiệu suất khử và tốc độ phản ứng.
Tóm lại, Natri Triacetoxyborohydride là một thuốc thử tổng hợp hữu cơ quan trọng với triển vọng ứng dụng rộng rãi. Nó có thể được tổng hợp bằng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp muối tetraphenylphosphine tuần hoàn, phương pháp axit boric và etyl iodua, phương pháp borat hydro hóa và phương pháp axit boroacetic hydro hóa. Mỗi phương pháp đều có những ưu nhược điểm riêng nên trong quá trình sản xuất thực tế cần căn cứ tình hình cụ thể mà lựa chọn phương pháp thích hợp.